第9章 强迫运动.doc

第九章 强迫运动9.1 概述（1） 用于分析具有地基输入加速度、速度和位移的约束结构（2） 常见例子是地震（瞬态分析）、正弦扫描器测试仿真（频响分析）（3） Nastran中将作用在未约束结构上的力转化为等效约束结构的强迫运动（4） 使用的方法有：大质量法、大刚度法、Lagrange乘子法9.2 瞬态分析中的强迫运动（1） 如果卡片TLOADi中的第5字段选择，给定的加速度、速度、位移不会执行（2） Nastran中仅能作用力P(t)在结构上，如果选择强迫运动，即假设用户在大质量上施加了一个运动，因此作用在大质量上的力是与加速度成正比的9.3 瞬态分析中的大质量法（1） 对强迫加速度（2） 对作用在大质量上的力P可以得到期望的,质量ML 在卡片CMASSi 或 CONM2 中输入；比例因子 ML (对力)在 DAREA 或DLOAD 中输入（3） 对瞬态响应中期望，用卡片TLOAD1或TLOAD2的第5字段进行区分（4） 大质量应该为结构质量的103108倍，106倍效果最好（5） 根据卡片TLOADi输入的强迫加速度、速度、位移得到加速度历程a) 定义b) 强迫加速度c) 强迫速度d) 强迫位移e) 使用大质量法，同样要乘比例因子9.4 瞬态分析中的大刚度法（1） 对强迫位移，（2） 作用力P于弹簧或结构表面得到期望的,弹簧KL 在卡片CELAS1 或 CELAS2 中输入；比例因子 KL 在 DAREA 或DLOAD 中输入（3） 大质量应该为结构质量的102104倍，其中为激励的截断频率9.5 瞬态分析中的LAGRANGE乘子法（1） 通过DMIG或模拟约束的瞬态函数增加动态矩阵的行和列（2） 每行表示如下形式的约束（3） 每列表示称为Lagrange乘子的附加自由度，其值为第j个约束自由度的约束力（4） 在直接瞬态分析中，EPOINTs, SPOINTs或GRID用于描述Lagrange乘子，模态响应分析中仅用EPOINTs（5） Nastran输入中需要设置卡片SDCOMP = 329.6 强迫位移例子（1）大质量法在TLOAD1的第5字段中，指定uB为强迫运动 （2）大刚度法在TLOAD1中指定PB为力，乘以强迫运动值kB,在DAREA中输入Large Mass MethodSOL 109TIME 10CENDTITLE=SDOF, GROUND MOTIONSUBTI= LARGE MASSLABEL = X VIA XSET 1=1DLOAD=105TSTEP=6DISPL=ALLACCEL=ALLOLOAD=1BEGIN BULKDAREA,105,1,1,1.0E8CONM2,3,2,1.0CONM2,999,1,1.0E8CROD,1,1,1,2GRID,1,0.,0.,0.,23456GRID,2,1.,0.,0.,23456MAT1,1,1.,0.PARAM,USETPRT,1PROD,1,1,39.4784TABLED1,8,+TAB1+TAB1,0.,0.,.025,0.,.05,0.,.075,0.,+TAB2+TAB2,5.075,12.5,10.075,25.0,ENDTTLOAD1,105,105,1,8TSTEP,6,199,.025,1ENDDATALarge Stiffness MethodSOL 109TIME 10CENDTITLE=SDOF, GROUND MOTIONSUBTI= LARGE STIFFNESSLABEL = X VIA FORCINGSET 1=1SPC = 100DLOAD=105TSTEP=6DISPL=ALLACCEL=ALLOLOAD=1BEGIN BULKDAREA,105,1,1,4.0E8CONM2,3,2,1.0CROD,1,1,1,2GRID,1,0.,0.,0.,23456GRID,2,1.,0.,0.,23456GRID,99,-1.,0.,0.SPC,100,99,123456CELAS2,5,4.0E8,99,1,1,1MAT1,1,1.,0.PARAM,USETPRT,1PROD,1,1,39.4784TABLED1,8,+TAB1+TAB1,0.,0.,.025,0.,.05,0.,.075,0.,+TAB2+TAB2,5.075,12.5,10.075,25.0,ENDTTLOAD1,105,105,0,8TSTEP,6,199,.025,1ENDDATA（3）Lagrange乘子法运动方程（静力部分）为其中，x为一个小整数，用K2PP输入Lagrange乘子Lagrange Multiplier MethodSOL 109TIME 10CENDTITLE=SDOF, GROUND MOTIONSUBTI= LAGRANGE MULT - DISPLK2PP=STIFSET 1=1DLOAD=105TSTEP=6DISPL=ALLACCEL=ALLOLOAD=ALLBEGIN BULKDAREA,105,1001,0,1.0CONM2,3,2,1.0CROD,1,1,1,2DMIG,STIF,0,6,1,0DMIG,STIF,1001,101,-1.0E-10DMIG,STIF,1001,1,1, .1EPOINT,1001GRID,1,0.,0.,0.,23456GRID,2,1.,0.,0.,23456MAT1,1,1.,0.PARAM,USETPRT,1PROD,1,1,39.4784TABLED1,8,+TAB1+TAB1,0.,0.,.025,0.,.05,0.,.075,0.,+TAB2+TAB2,5.075,12.5,10.075,25.0,ENDTTLOAD1,105,105,1,8TSTEP,6,199,.025,1ENDDATA9.7 频率响应分析中的大质量法 在频率响应中，假设输入和响应都为简谐函数动力学方程为施加加速度如瞬态分析中的大质量法一样，使大质量移动的力和加速度为因此，对施加位移可以得到加速度为因此作用力为其中，或由卡片TABLED1或TABLED4输入9.8 频率响应分析中的大刚度法 与大质量方法一样，期望的力为对施加位移，力为对施加加速度，力为用TABLED1 输入或9.9 例子：具有强迫加速度的直接瞬态响应（1） 问题：一250Hz的单位加速度正弦脉冲作用在地基的z方向，1000lb的大质量施加在基础上，结构阻尼系数为0.06, 在250Hz处将结构阻尼转化为等效粘性阻尼（2） 输入文件ID SEMINAR, PROB7SOL 109TIME 30CENDTITLE = TRANSIENT RESPONSE WITH BASE EXCITATIONSUBTITLE = USING DIRECT TRANSIENT METHOD, NO REDUCTIONECHO = UNSORTEDSPC = 200SET 111 = 23, 33DISPLACEMENT (SORT2) = 111VELOCITY (SORT2) = 111ACCELERATION (SORT2) = 111SUBCASE 1DLOAD = 500TSTEP = 100$OUTPUT (XYPLOT)XGRID=YESYGRID=YESXTITLE= TIME (SEC)YTITLE= BASE ACCELERATIONXYPLOT ACCELERATION RESPONSE / 23 (T3)YTITLE= BASE DISPLACEMENTXYPLOT DISP RESPONSE / 23 (T3)YTITLE= TIP CENTER DISPLACEMENT RESPONSEXYPLOT DISP RESPONSE / 33 (T3)$BEGIN BULK$ PLATE MODEL DESCRIBED IN NORMAL MODES EXAMPLE$INCLUDE plate.bdfPARAM, COUPMASS, 1PARAM, WTMASS, 0.00259$ SPECIFY STRUCTURAL DAMPING$PARAM, G, 0.06PARAM, W3, 1571.$ APPLY EDGE CONSTRAINTS$SPC1, 200, 12456, 1, 12, 23, 34, 45$ PLACE BIG FOUNDATION MASS (BFM) AT BASE$CMASS2, 100, 1000., 23, 3$ RBE MASS TO REMAINING BASE POINTS$RBE2, 101, 23, 3, 1, 12, 34, 45$ APPLY LOADING TO FOUNDATION MASS$TLOAD2, 500, 600, , 0, 0.0, 0.004, 250., -90.$DAREA, 600, 23, 3, 2.588$ SPECIFY INTEGRATION TIME STEPS$TSTEP, 100, 200, 2.0E-4, 1$ENDDATA（3）结果 9.9 例子：具有强迫位移的直接频率响应（1） 问题：图示平板在角点受0.1的强迫位移，在频率范围20，1000内使用步长20Hz,结构阻尼系数0.06（2） 输入文件ID SEMINAR, PROB8SOL 108TIME 30CENDTITLE= FREQUENCY RESPONSE DUE TO .1 DISPLACEMENT AT TIPSUBTITLE= DIRECT METHODECHO= UNSORTEDSPC= 1SET 111= 11, 33, 55DISPLACEMENT(PHASE, SORT2)= 111$SDISP(PHASE, SORT2)= ALLset 222 = 11OLOAD= 222SUBCASE 1DLOAD= 500FREQUENCY= 100$OUTPUT (XYPLOT)$XTGRID= YESYTGRID= YESXBGRID= YESYBGRID= YESYTLOG= YESYBLOG= NOXTITLE= FREQUENCY (HZ)YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT LOADED CORNER, MAGNITUDEYBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT LOADED CORNER, PHASEXYPLOT DISP RESPONSE / 11 (T3RM, T3IP)YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT TIP CENTER, MAGNITUDEYBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT TIP CENTER, PHASEXYPLOT DISP RESPONSE / 33 (T3RM, T3IP)YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT OPPOSITE CORNER, MAGNITUDEYBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT OPPOSITE CORNER, PHASEXYPLOT DISP RESPONSE / 55 (T3RM, T3IP)$BEGIN BULK$ PLATE MODEL DESCRIBED IN NORMAL MODES EXAMPLE$INCLUDE plate.bdfPARAM, COUPMASS, 1PARAM, WTMASS, 0.00259$ SPECIFY STRUCTURAL DAMPING